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一类偏微分方程的分离变量法.docx
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32页
偏微分方程作为数学学科的中心及其他学科领域的重要基础支柱之一,故此对于偏微分方程解法的研究和探索一直是科学家们讨论及探索的重要方向,并为此付出极大心力。所用于求解偏微分方程的方法为最简便的方法——分离变量法. 结合分离变量法的适用条件和使用要求,在对偏微分方程是否齐次、边界条件是否齐次,边界形状是否规则等各方面进行综合分析后,运用分离变量法对偏微分方程进行了求解,并对偏微分方程求解的过程进行了比较全面的阐述,并且还对不同坐标系下的偏微分方程进行了求解。 文中分别从不同的坐标系角度和齐次、非齐次方面来运用分离变量法来进行对偏微分方程的求解,由于几乎在各个领域的各个方面都会涉及到关于偏微分方程的求解这个问题,而随着各个学科的各个分支的不断延拓,偏微分方程的应用范围会不断扩大,所以,关于偏微分的求解问题还留存有许多的后续工作来研究。
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摘 要
偏微分方程作为数学学科的中心及其他学科领域的重要基础支柱之一,故
此对于偏微分方程解法的研究和探索一直是科学家们讨论及探索的重要方向,
并为此付出极大心力。所用于求解偏微分方程的方法为最简便的方法——分离
变量法.
结合分离变量法的适用条件和使用要求,在对偏微分方程是否齐次、边界
条件是否齐次,边界形状是否规则等各方面进行综合分析后,运用分离变量法
对偏微分方程进行了求解,并对偏微分方程求解的过程进行了比较全面的阐述,
并且还对不同坐标系下的偏微分方程进行了求解。
文中分别从不同的坐标系角度和齐次、非齐次方面来运用分离变量法来进
行对偏微分方程的求解,由于几乎在各个领域的各个方面都会涉及到关于偏微
分方程的求解这个问题,而随着各个学科的各个分支的不断延拓,偏微分方程
的应用范围会不断扩大,所以,关于偏微分的求解问题还留存有许多的后续工
作来研究。
关键词:分离变量法;偏微分方程;齐次;非齐次
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Abstract
Partial differential equation is the center of mathematics and one of the important
pillars of other disciplines. Therefore, the research and exploration of the solution of
partial differential equation has always been an important direction for scientists to
discuss and explore, and to this end, great efforts have been devoted. In this paper, the
method of separating variables is one of the effective means to solve partial
differential equations.
Combined with the applicable conditions and application requirements of the
method of separation of variables, after comprehensive analysis of whether the partial
differential equation is homogeneous, the boundary conditions are homogeneous, the
boundary shape is regular, the partial differential equation is solved by the method of
separation of variables, and the process of solving the partial differential equation is
described comprehensively, and the partial differential equation under different
coordinate systems is also discussed. The equation was solved.
Partial differential equations are solved in this paper from the perspective of the
separation of variables method. Because the use of partial differential equations
covers all aspects of various fields, with the continuous development of various
disciplines, there are still many follow-up studies on this subject.
Key Words : variable separation method;partial differential
equation;homo-
geneous;non homogeneous
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目录
1 绪论.............................................................................................................................1
1.1 研究背景及意义...............................................................................................1
1.2 最新研究进展...................................................................................................1
1.3 研究内容...........................................................................................................2
2 准备知识.....................................................................................................................3
2.1 分离变量法.......................................................................................................3
2.1.1 分离变量法的定义.................................................................................3
2.1.2 分离变量法的用途.................................................................................3
2.1.3 分离变量法的解题步骤.........................................................................4
2.2 微分方程...........................................................................................................4
2.3 坐标系转换.......................................................................................................5
3 分离变量法针对偏微分方程的解析.........................................................................7
3.1 分离变量法针对拉普拉斯(Laplace)方程的解析............................................7
3.1.1 分离变量法针对球坐标系下的拉普拉斯(Laplace)方程的解析..........7
3.1.2 分离变量法针对柱坐标系下的拉普拉斯(Laplace)方程的解析........11
3.2 分离变量法针对亥姆霍兹(Helmholtz)方程的解析......................................15
3.2.1 分离变量法针对球坐标系下的亥姆霍兹(Helmholtz)方程的解析....15
3.2.2 分离变量法针对柱坐标系下的亥姆霍兹(Helmholtz)方程的解析....16
3.3 非齐次波动方程的分离变量法.....................................................................20
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结束语..........................................................................................................................22
参考文献......................................................................................................................23
致 谢..........................................................................................................................25
剩余31页未读,继续阅读
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